3. Communication Networks Komunikacijske mreže

Faculty of Electrical EngineeringDepartment of Automatic Control and Electronics, Sarajevo

Data Acquisition and TransmissionAkvizicija i prijenos podataka

3. Communication NetworksKomunikacijske mreže

Doc.dr.sc. Jasmin Velagić, Ph.D.

2007/2008

Sadržaj poglavlja:Tipovi komunikacijskih mreža

LANMANWAN

Mrežni sklopoviMrežni softver

2/58

3. KOMUNIKACIJSKE MREŽE

• Komunikacije 60tih – značajan problem.• Veze između računara isključivo direktnim spajanjem pomoću

kabela.• Moć računara na niskoj razini (mali kapacitet i procesorska

moć).• Računari trošili mnogo energije.• Kumunikacija moguća da bi se povezali jednostavni terminali

sa poslužiteljskim računarom (poruke).• Ograničenje – poprilična osjetljivost na šum.• Dva računara su mogla biti povezana sa najviše 100 m

kabela.• Propusni kanal uzak – 2400 bitova podataka.• Za veće udaljenosti modemi, koji su tada bili vrlo spori i nisu

bili imuni na smetnje u električnoj mreži. 3/58

Zašto komunikacijske mreže?Motivacija:• Dostup do informacija.• Dijeljenje resursa.• Pojednostavljenje komunikacije.

Zadaci:• Osigurava komunikaciju koja je pouzdana, efikasna i od jedne

aplikacije do druge.• Automatski otkriva i ispravlja oštećenje podataka, gubitak

podataka, dupliciranje podataka i promjenu redoslijeda isporuke podataka.

• Automatski pronalazi optimalan put od predajnika do prijemnika.

4/58

Pregled komunikacijskih mreža

RS-232

GPIB

1990

Ethernet 10 Mbps

Opće

namjene

Industrija

Automobili

ASI

ARCNETBACNet

Bluetooth

BITBUS

CAN

CEBusDeviceNet

Ethernet 100 Mbps

GigabitEnet

FOUNDATIONFieldbus

FIP

HART

HomeRF

IEEE 802.11IEEE 1394SPI

Interbus

J1850

LonWorks

Microwire

Modbus

Modbus/TCP

Ethernet/IP

ProfiNetOptomux

Profibus - DP

Profibus - PARS-485

SERCOS SDS

Seriplex

TTP

USB

WorldFIP

X10I2C

CANOpen

ControlNet

HSESP50

Remote I/O

1980 2000

MOST

D2BJ1939VAN

Fibre ChannelToken Ring

5/58

Tipovi komunikacijskih mreža

Tipovi mreža

LAN (Local Area Network)MAN (Metropolitan Area Network).WAN (Wide Area Network).Internet.

6/58

LAN

• Lokalna mreža koju sačinjavaju svi računari povezani direktno, obično nekom vrstom kabela, ili preko nekog od mrežnih sklopova.

• Privatno vlasništvo.• Duljine do nekoliko km.• Ograničeno najveće vrijeme kašnjenja poruke.• Brzine prijenosa 10,100 ili više Mb/s.• Mala kašnjenja.• Velika pouzdanost.• Zahtijevaju algoritme pristupa prijenosnom mediju.

3.1. LAN mreže

7/58

Parametri mreže• Širina pojasa• Kašnjenje• Širina pojasa označava širinu frekvencijskog pojasa. Npr. širina

pojasa analognog telefonskog kanala je 3000 Hz (od 300 do 3300) i mjeri se u Hz.

• Kada se radi o prijenosu podataka tada se pod širinom pojasa podrazumijeva broj bitova prenesenih u sekundi preko linije, tj. brzina prijenosa.

• Npr. 10 Mbps znači da se 10 milijuna bitova prenese svake sekunde tj. 0.1 µs potrebno je za prijenos jednog bita.

• Druga mjera je kašnjenje i označava koliko je vremena potrebno da poruka dođe sa jednog kraja mreže na drugi.

• Npr. ako mreža ima kašnjenje od 12 ms to znači da je potrebno 12 ms da poruka dođe od izvora ka odredištu.

• Često je važnije znati podatak koliko je vremena potrebno da se pošalje poruka na odredište i vrati ponovo nazad (RTT-round-trip time).

LAN mreže

određuju rad mreže

8/58

LAN – Podjela LAN mreža se obavlja s obzirom na:

• Topologiju. Geometrijsko raspoređivanje uređaja na mreži.

• Protokole. Pravila i specifikacije za slanje podataka. Oni također određuju da li mreža koristi peer-to-peer ili klijent/server arhitekturu.

• Medij. Uređaji mogu biti povezani dvostruko uparenim (twister-pair wire), koaksijalnim (coaxial) i optičkim (fiber optic) kabelima. Neke mreže mogu međusobom komunicirati i bežično, npr. preko radio valova.

LAN mreže

9/58

Ciljevi pri projektiranju lokalne mreže

• Velika brzina prijenosa i širina propusnog pojasa. Brzina i kapacitet komunikacijskog kanala moraju biti usporedivi sa brzinom i kapacitetom sabirnice računara, da bi se zadovoljili zahtjevi korisnika za brzim prijenosom velikih količina informacija.

• Pouzdanost i održavanje. Komponente lokalne mreže moraju biti pouzdane, tako da su kvarovi rijetki. U slučaju kvara pojedine komponente u mreži to se ne smije odraziti na ostali dio mreže. Održavanje treba biti riješeno tako da izaziva minimalno prekidanje rada mreže.

• Niska cijena.• Kompatibilnost. Kompatibilnost omogućuje nabavku uređaja od različitih

proizvođača, s čim se dobiva bolji izbor u pogledu odnosa cijeni i performansa.• Fleksibilnost i proširivost. Mreža mora omogućiti dodavanje i premještanje

uređaja. Prijenosni medij mora biti postavljen tako da je lako dostupan radi priključivanja uređaja.

• Jednostavnost. Lokalna mreža mora biti jednostavna za konfiguriranje, priključivanje uređaja i upotrebu. Korisnici bi trebali moći iskoristiti sve mogućnosti mreže uz minimum stručne osposobljenosti.

• Standardi. Kako bi se postigla univerzalna razina komunikacije, proizvođači lokalnih mreža moraju svoje proizvode izrađivati prema važećim standardima. Standardi za lokalne mreže su serija standarda IEEE 802, tj. ISO 8802.

LAN mreže

10/58

Topologije LAN mreže (način povezivanja računara)

• Sabirnička (BUS) topologija.• Prstenasta (RING) topologija.• Zvijezdasta (STAR) topologija.

Sabirnička mreža – sve umrežene tačke povezane “peer-to-peer” načinom (od tačke do tačke).

3.1.1. Topologije LAN mreže

11/58

Sabirnička mreža

• Krajevi LAN mreže moraju biti terminirani omskim opterećenjem, odnosno terminirajućim otpornicima.

• Ovakav način povezivanja omogućuje samo jedan kanal između bilo koje dvije tačke na sabirnici u isto vrijeme.

• Tipična sabirnička topologija sastoji se od jednog kabela, bez dodatne vanjske elektronike, koji povezuje sve tačke jednu po jednu.

• Svi povezani uređaji “slušaju” sve podatke na sabirnici a prihvaćaju one pakete koji su im adresirani.

• Nepostojanje dodatne elektronike čini sabirnički LAN jednostavnim i jeftinim.

• Loša strana sabirničkog LANa – znatno ograničen doseg, funkcionalnost i proširivost.

Topologije LAN mreže

12/58

KOMUNIKACIJSKE MREŽEPrstenasta topologija

• U početku je bila tačka-tačka topologija.

• Svaka priključena radna stanica je imala po dvije veze.

• Svaki računar se ponašao kao obnavljač (repeater).

• Međuveza je morala zatvoriti fizičku petlju - prsten.

• Podaci su se slali u jednom pravcu oko prstena.

• Računar je primao pakete koji su mu adresirani, a ostale je prosljeđivao slijedećem računaru u nizu.


13/58

Prstenasta topologija• Loša strana ove topologije – povećanjem broja radnih stanica

povećavalo se vrijeme potrebno da paketi dođu do odredišta.• Ova verzija je proglašena zastarjelom dolaskom IBM-ovog Token

Ringa, koji je kasnije standardizirala IEEE.• Umjesto tačka-tačka, IBM-ova mreža je koristila hub (koncentrator)

koji je služio kao obnavljač (repeater).


14/58

Prstenasta topologija• Token bus (IEEE 802.4) – stanice formiraju logički prsten (nakon posljednje

stanice slijedi prva), a fizički se radi o linearnom kabelu tj. sabirnici.• Svaka stanica ima svoj broj i poznaje prethodnu i slijedeću stanicu u nizu, a

logički redoslijed stanica je neovisan o fizičkom rasporedu.• Zalog se kreće kroz logički prsten i samo stanica koja drži “zalog" ima pravo

prenositi okvire – nema kolizije.• Kad se logički prsten inicijalizira, stanica sa najvećim brojem (najvećom

adresom) može poslati prvi okvir.• Nakon toga prepušta dozvolu, tj. propusti zalog, svom neposrednom logičkom

susjedu, bez obzira na fizički raspored, tako da mu pošalje poseban upravljački okvir tzv. "token“.


15/58

Prstenasta topologijaToken bus • Dodavanje i brisanje stanica iz logičkog prstena vrši MAC protokol,

što ga čini kompleksnim.


Format MAC okvira

• Preambula se koristi za sinhronizaciju sa prijemnom stranom.• SD i ED (Start i End Delimiters) označavaju granice okvira.• FC (Frame Control) predstavlja upravljačko polje i služi za razlikovanje

okvira sa podacima od upravljačkih okvira.• FCS polje služi za detekciju pogrešaka pri prijenosu.

16/58

Prstenasta topologija• Token Ring ili prsten s putujućim zalogom (IEEE 802.5) je prstenasta difuzijska mreža

s arbitriranjem zaloga – stanice predaju zalog koji kruži fizičkim i logičkim prstenom. • Difuzijske mreže (Broadcast Networks) – na jedan komunikacijski kanal spojeno više

čvorova (stanica).• Fizički prsten se sastoji od niza veza tačka-tačka, a sama izvedba može biti parica,

koaksijalni kabel ili optičko vlakno.• Micanje "tokena" sa prstena vrši se tako da stanica koja želi prijenos promijeni jedan bit

u "tokenu" veličine 3 bajta. Nakon toga ta 3 bajta postaju prva 3 bajta u okviru koji prenosi podatke.

• Svaki okvir koji dolazi na sučelje kopira se u spremnik (buffer), gdje se bit pregleda, možda i izmijeni prije ponovnog slanja na prsten. Ovaj način uzrokuje zastoje od 1 bita po stanici, kao i zastoj zbog propagacije samog signala.


17/58

Prstenasta topologijaToken Ring• Sučelje ima dva načina rada: osluškivanje (engl. listen mode) i

prijenos (engl. transmit mode).• Kod osluškivanja, ulazni bitovi se kopiraju na izlaz. U načinu prijenosa,

sučelje promijeni "token", prekine vezu između ulaza i izlaza i postavlja vlastite podatke na prsten.

• Brzina prijenosa je 4 ili 16 Mb/s.• Glavna prednost prstena u odnosu na sabirnicu sa "tokenom" je prijenos

na veće udaljenosti bez gubitaka snage signala (stanica koja primi signal pojača ga i nakon toga šalje dalje na mrežu).


Format token okvira Format MAC okvira

AC (Access Control) polje sadrži "token" bit, monitor bit, bit prioriteta i bit rezervacije.Pomoću FS (Frame Status) okvira prijemna strana označava svoju aktivnost tj. postojanje u prstenu i primitak okvira. 18/58

Zvjezdasta topologija• Zvjezdastu topologiju sačinjavaju umreženi uređaji koji se

granaju iz zajedničke tačke, hub-a.• Svaki umreženi uređaj pristupa svima ostalima neovisno i

dijele komunikacijski kanal hub-a. • Primjer za ovakvu topologiju je Ethernet.


hub iliswitch

19/58

• Ova topologija je danas dominantna u klasičnim LAN-ovima.• Fleksibilna je i proširiva.• Relativno jeftina u usporedbi sa sofisticiranijim LAN-ovima sa striktno

reguliranim metodama pristupa. • Pouzdanost u radu i lako rukovanje.• Mala cijena instalacije sistema i nadogradnje sistema.

Zvjezdasta topologijaEthernet (IEEE 802.3) je sabirnička difuzijska mreža sa distribuiranim upravljanjem. Standardne brzine prijenosa 10 ili 100 Mb/s, danas već 10 Gbit/s.


Računar

Kabel

20/58

MAN• Veća inačica LAN-a (gradska mreža, do 160 km sa brzinama od 44,736

Mbps).• Javne ili privatne/podaci ili govor.• Difuzijske – bez prespojenih čvorova. • Mogu se razlikovati od LAN-ova po načinu ožičenja.• Standard: IEEE 802.6 – DQDB (Distributed Queue Dual Bus).

3.2. MAN mreže

Ethernet na lokaciji 2

Ethernet na lokaciji 1

Usmjerivač Usmjerivač

Local Exchange Carrier

21/58

MAN• Nijedan od standarda za LAN nije pogodan za upotrebu kod MAN

mreža.• Standard: IEEE 802.6 – DQDB (Distributed Queue Dual Bus).• Mreža se sastoji od dvije jednosmjerne sabirnice na koju su svi računari

povezani. • Svaka stanica mora znati da li je odredište desno ili lijevo kako bi poslala

podatke sabirnicom A ili B. Stanice podatke slažu u red tj. po FIFO principu.

MAN mreže

22/58

WAN• LAN mreža sve do

routera.• Više povezanih rutera

čini WAN - mrežuširokog područja, kojamože biti raširena napolju jedne države ilikontinenta (100 do 1000 km).

• Što se tiče topologija, one su gotovo iste, samosu osnovne jediniceumjesto računala LAN-ovi.

• Dakle, WAN je sistempovezanih LAN-ova.

3.3. WAN mreže

23/58

Osnovni elementi WAN mreže• Stanice ili čvorovi (Hosts) – računari u lokalnoj mreži koji izvode

korisničke aplikacije (korisnički aspekt).• Podmreža (Subnet) – umreženje stanica = prijenosne linije +

prospojni čvorovi. Prenosi poruke od stanice jednog LAN-a do stanice drugog LAN-a (komunikacijski aspekt).

• Prijenosne linije (Transmission lines) prenose bitove između stanica.• Usmjerivači (Routers, switching elements) specijalizirani računari

koji povezuju prijenosne kanale i odlučuju po kojom će izlaznomkanalu poslati podatak koji stigne s ulaza.

WAN mreže

PodmrežaUsmjerivač

LAN

Stanica, čvor

24/58

INTERNET• “Mreža svih mreža”, “globalna mreža”.• Internet je globalna mreža računara svih vrsta koja objedinjuje

hiljade različitih računarskih mreža širom svijeta koje koriste istetehničke standarde kako bi se ostvarila međusobna komunikacija.

• Preteča Interneta je ARPANET (Advanced Research Projects Agency NETwork) - projekt mreže Ministarstva odbrane USA-a iz 60-tih godinaza vojne potrebe.

• 1991.godine uveden je Gopher servis razvijen u laboratorijimaUniversity of Minnesota (USA) koji je uveliko olakšao upotrebuInterneta.

• Prema zamislima Tim Berners-Lee 1993.godine osmišljena je prvainačica današnjeg WWW u The European Laboratory for Particle Physics in Switzerland (CERN) i prvi grafički orijentiran preglednik -MOSAIC.

• Predstavljanjem NETSCAPE-a 1994.godine i INTERNET EXPLORERA-a 1995.godine, te nove brze mrežne arhitekture nastajutemelji Interneta kakvog danas poznajemo.

3.4. INTERNET

25/58

Razumijevanje pojmova Internet, internet i Ethernet.

• internet – mrežnom opremom povezani računari ili mreže.• Internet - između računara u internetu vrši se razmjena podataka i

pružaju usluge (servisi). • Ethernet - fizički prijenos podataka (bit-ova) između računara po

standardu koji nosi ovo ime (ima i drugih načina).

INTERNET

26/58

Faktori koji utječu na brz rast korisnika Interneta

• Prijateljski raspoložena programska potpora za korištenjeInterneta. Razvoj tehnologije omogućio je da se umjesto dosadnihkomandi znanih samo računarskim ekspertima koristi grafičkosučelje s malim slikama (ikonama) pomoću kojih je rad s računarom postao razumljivim prosječnom čovjeku pa i djetetu.

• Jednostavan pristup omogućen preko bilo koje lokacije gdjepostoji telefonska linija.

• Stalno smanjivanje troškova pristupa Internetu, mada za nas jošuvijek skupo.

• Sve je veći broj korisnih (i nekorisnih) informacija dostupnih putemInterneta.

• Smanjeni troškovi firmama za obavljanje poslovnih transakcijazbog brzine razmjene podataka.

• Strah firmi od tehnološkog zaostajanja u odnosu na konkurencijute se moraju pojaviti na Internetu.

INTERNET

27/58

REALIZACIJA INTERNETA

28/58

Mreža je omogućila slijedeće:

• Dijeljenje resursa - podaci, programi, oprema dostupnisvima na mreži bez obzira na fizičku udaljenost.

• Pouzdanost - podaci smješteni na više strojeva zbogmogućeg kvara.

• Uštedu - umijesto brzog ali skupog velikog računara višePC-a, skalabilnost: client-server model.

• Komunikacija među razdvojenim djelatnicima.• Dostup do udaljenih informacija - financije, kupovina, on-

line novine, WWW.• Komuniciranje - email, discussison groups, video

konferencije.• Zabavu - video na zahtjev, interaktivni video i TV, igre.

Značaj komunikacijskih mreža

29/58

Primjer: Lokalna mreža povezana za Internet

30/58

3.5. Mrežni uređaji (sklopovi)

• Internet je velika mreža internih mreža, povezanih za tu svrhudizajniranim uređajima, na rubovima koji su krajnji korisnici.

• Zahtjevi za povezivanje korisnikovog računara s Internetom su: – Fizička povezanost - mrežna kartica, mrežni uređaji (sabirnica,

zvijezda ...) – Logička povezanost - protokoli (najčešće broadcast i token-

passing) – Aplikacije - prikazuju informacije (Internet explorer, outlook ...)

Komponente mrežnog sistema dijele se u tri grupe:

• Uređaji krajnjeg korisnika (End-user devices) - računar, štampač, poslužitelj ...

• Mrežni uređaji (Networking devices) - router, switch, hub, bridge ... • Spojni vodovi (Cabling) - bakreni, optički, bežični ...

31/58

• Veliki problem u mrežama je pojava slabljenja signala nosiocapodatka uslijed utjecaja raznih smetnji. Električni signali se gube/mijenjaju i zbog otpora žice. Ova pojava ograničava duljinekabela koji se mogu koristiti.

• Obnavljač signala je uređaj/sklop koji uklanja ovu poteškoću. On se veže između dva kabelska segmenta mreže.

• Bilo koji signal koji dolazi u obnavljač sa jednog segmenta, biti ćepojačan i ponovo emitiran u drugi segment.

Repeater (obnavljač signala)

32/58

• Broj obnavljača koji se mogu povezati u lanac je ograničen. To jezato jer mreža pretpostavlja maksimalnu duljinu kabelskog segmentai vrijeme propagacije (odnosno, puta paketa kroz mrežu). Na primjer, svaka Ethernet mreža postavlja maksimalno vremensko ograničenjeza svaki električni signal da prođe kroz cijelu mrežu. Korištenjeobnavljača usporava brzinu signala.

• Dobra strana obnavljača je da su jednostavni za proizvesti i time jeftini.


33/58

• Loša strana obnavljača signala, koji su u osnovi primitivniuređaji, je što "ne razumiju" prirodu signala koji pojačavaju.

• Mogu se suočiti sa 3 vrste ulaznih signala:– Pravilno formatirani podatak koji se treba repetirati (kada je

odredište podatka u repeatorovom segmentu mreže) – Pravilno formatirani podatak koji se ne treba repetirati (kada

odredište podatka nije u repeaterovom segmentu mreže) – Nepravilno formatirani podatak ili šum, koji se naravno, ne

treba repetirati. • Obnavljač će repetirati (retransmitirati) sva 3 tipa signala iako

bi trebao repetirati samo prvi. Ovo nepotrebno povećavamrežni promet.


34/58


Obnavljač:• dekodira i preoblikuje signal (poznajući njegov oblik),• prepoznaje smjer prijelaza i prosljeđuje okvir,• otkriva i prosljeđuje kolizije,• unosi nepredvidljiva kašnjenja koja nastaju zbog sinhronizacije signala i prevladavanja kolizije.

Obnavljač se može koristiti i za prijelaz s jednog medija na drugi unutar iste mreže.

obnavljač

segment 2dekoder

koderdekoder

koder

segment 1(RS 485) (Spajanje preko odvojnih

transformatora)

čvor čvor čvor čvor čvorčvor

35/58

• Glavna funkcija koncentratora je da replicira podatke kojeprima sa jednog uređaja na sve ostale koji su na njegapriključeni.

• Dolaze u mnogim oblicima i veličinama. • Razlikuju se po broju uređaja koje mogu povezivati, dužini žica

s kojima mogu raditi, i tipu medija koji podržavaju. Obično nepovezuju velik broj uređaja.

Hub (koncentrator)

36/58

Hub

Žičani električni medij

optički par

opto-električnipredajnik

Prema drugom uređajuIli hub-u

Prema drugom uređajuIli hub-u

uređajuređaj uređaj uređaj

• Koncentrator je kolekcija obnavljača koji povezuju pojedinačne (point-to-point)linije u sabirnicu (npr. za optičke kabele).

• Koristi se naziv "hub" u Ethernet standardu.• Posjeduje zvijezdastu topologiju, ali sabirničku strukturu.

37/58

• Premosnici operiraju na podatkovnom sloju prema OSI specifikaciji.

• Povezuju dva LAN-a jednog s drugim i proslijeđuju podatkeprema njihovoj MAC (media access control = kontrola pristupamediju) adresi.

• Često je koncept router-a poznatiji od bridge-a.• Mogli bismo premosnika promatrati i kao "low-level"

usmjerivača (routera - koji funkcionira na network OSI sloju, proslijeđujući prema IP adresama).

• Postoje lokalni i udaljeni premosnici. • Udaljeni povezuju dva udaljena LAN-a preko veze koja je

često spora (na primjer, telefonska linija).• Lokalni povezuje dva LAN-a koji su relativno blizu (isti kat ili

zgrada). Sa lokalnim premosnikom brzina nije problem.

Bridge (premosnik)

38/58

Primjer 1. Umrežavanje sa premosnicima (lokalne mreže).Algoritmom premoštavanja izbjegavaju se petlje i postiže se redudancija.

LAN

port

port

LAN

LAN LAN

port

port

port

port

port

port

LAN

LAN

port

prem

osni

k

Bridge (premosnik)

39/58

Primjer 2. Umrežavanje sa premosnicima (različite mreže).

Povezivanje Ethernet i Token ring mreža.

Bridge (premosnik)

Token ringEthernet

port

port

Premosnik

40/58

Primjer 3. Umrežavanje s premosnicima (globalna mreža).

Bridge (premosnik)

41/58

• Preklopnici funkcioniraju na način da "razbijaju" velike mreže sagustim prometom u manje podmreže koje je lakše kontrolirati.

• Preklopnici dopuštaju pojedinim uređajima (ili grupama uređaja) da"posjeduju" vlastite segmente komunikacijskog kanala spojenih napreklopnik visoke brzine, koji se brine za komunikaciju međusegmentima.

• Switchevi se hardverski ne razlikuju mnogo od usmjerivača, koncentratora i premosnika.

• Međutim, 3 ključna faktora izdvajaju preklopnike od mrežne "braće": brzina (switchevi su puno brži), metodologija prosljeđivanja(razvijenija) i veći broj portova.

• Preklopnici usmjeravaju podatke kroz razne segmente mrežekoristeći integriranu logiku, kroz tzv. Application-Specific Integrated Circuits (ASICs).

• Poput bridge-a, switchevi dijele velike mreže i sprečavaju nepotrebantok mrežnog prometa od jednog segmenta do drugog.

Switch (preklopnik)

42/58

Switch (preklopnik)

switch

A

A’

B

B’

C

C’

hub hub hub

switch

Povezivanje stanica

Odvajanje područja (domena)

43/58

• U slučaju međusegmentnog prometa, usmjeravaju podatkesamo preko segmenata koji sadrže izvorišnu i odredišnu tačku.

• Preklopnici osiguravaju dodatne mogućnosti mrežnog pristupa(povećavajući brzinu i smanjujući latenciju (vrijeme čekanja) sustava) ograničavajući protok podataka u lokalne segmenteosim ako podaci nisu adresirani na točku u nekom drugomsegmentu.

• U tom slučaju, switch pregledava odredišnu adresu i prosljeđuje podatke samo preko odredišnog segmenta, ostavljajući druge priključene segmente slobodne od zastoja, sa (teoretskom) mogućnošću unutar-segmentnog prometa.

• Umjesto pasivne veze između segmenata, switch osigurava damrežni promet opterećuje najmanji mogući broj segmenata.

Switch (preklopnik)

44/58

• Usmjerivač povezuje dvije ili više mreže i prosljeđuje paketepodataka između njih.

• On uzima dolazeće pakete sa jedne linije i prosljeđuje ih na drugu i pri tom te linije mogu pripadati mrežama sa različitim protokolima (npr. IPX, IP, OSI paketni protokol bez spajanja, itd.).

• Kada podaci stignu iz jednog od segmenata, router odlučuje, prematablici rutiranja, u koji segment treba proslijediti podatke. Iako jesvaka od veza u odvojenoj fizičkoj mreži, onda se može povezati s drugim mrežama kroz usmjerivač. Na taj način se može povezativirtualno neograničen broj mreža.

Router (usmjerivač)

45/58

• Usmjerivač je zapravo računar specijaliziran za zadatke međupovezivanja mreža. On premješta podatke od izvora do odredištaneovisno o mrežnim sklopovima koji su između.

• U donjoj konfiguraciji, tablica rutiranja usmjerivača B bi usmjerivaču A poručila da podaci koji putuju u mrežu 4 trebaju poći u usmjerivač C. Paketi koji kreću iz mreže 1 u mrežu 4 putovali bi kroz usmjerivač B u mrežu 2, itd., dok ne bi stigli do svog odredišta.

• Usmjerivač je sličan premosniku (oboje imaju procesor, memoriju i nekoliko različitih I/O sučelja, svaki za drugačiji tip mreže kojipovezuje), ali dok su premosnici u OSI modelu nalaze na podatkovnom sloju, usmjerivači se u OSI modelu nalazi u mrežnom sloju. Dakle, usmjerivač koristi podatke koji su za stupanj više od onih u premosniku


46/58

Zadaci usmjerivača:

• Optimiranje puteva rutiranja. Usmjerivač koristi algoritme rutiranja koji određuju optimalni put do odredišta. Ovi algoritmi održavajutablice rutiranja koje sadržavaju informacije o putu podatka, poputslijedećih koraka do odredišta.

• Preklapanje - transport paketa preko mreže. Kada računar želiposlati podatke preko mreže, on mora formirati paket (koga jošnazivamo i okvir), koji sadrži usmjerivačevu fizičku adresu i odredišnuadresu ciljnog računara. Usmjerivač pretražuje svoju tablicu dok nenađe odredišni računar. Ako nema podataka za put do ciljausmjerivač obično poništi paket, a ako postoje podaci, fizičku adresuu paketu zamjenjuje sa adresom slijedećeg skoka i ponovo šaljepaket.

Skok ne mora nužno biti odmah na odredišni računar, može biti i nadrugi usmjerivač koji potom ponavlja proces. Paket može proći kroz višeusmjerivača na svom putu, i svaki put se mijenja fizička adresa odredištapaketa.


47/58

• Nije ništa drugo do usmjerivač uz još neke dodatne module. Usmjerivač je nasloženiji uređaj jer omogućuje regeneraciju signala, koncentraciju više priključaka, konverziju podataka i upravljanjeprotokom podataka. Kada je priključen kao izlazni uređaj lokalnemreže mora znati pretvoriti brzu Ethernet komunikaciju u relativnosporu serijsku komunikaciju (ovisno o vrsti).

• Na Ethernet strani koristi se MAC adresa a na izlaznoj strani IP adresa. Upravo MAC adresa njegovog Ethernet porta je podrazumnaizlazna adresa za računare te se naziva DEFAULT GATEWAY (Windows-XP). Ako se vrši konverzija mrežnog protokola onda je ovouređaj četvrtog sloja OSI modela.

• Moderni usmjerivači i preklopnici i njihovi protokoli omogućuju da se jedna jedinstvena mrežna adresa može podijeliti u više podmreža, koje se opet prema svijetu vide kao jedna. Mreža se dijeli na VirtualneLan-ove (VLAN - 802.1Q protokol), te se pojedine vrste prometamogu zabraniti za pojedina VLAN-ove kao i komunikacija između njihšto doprinosi sigurnosti lokalne mreže.

Gateway (poveznik, pristupnik)

48/58

Gateway (poveznik, pristupnik)

ARPAnet satelitska mreža

pristupnik

Pristupnik – primjer povezivanja različitih mreža

49/58

• Network interface card (NIC) - u prijevodu kartica mrežnog sučelja ilimrežna kartica je dodatna kartica koja se smješta u slot na matičnojploči računala, ili u PCMCIA slot na laptopu, ili čak preko paralelnogporta.

• Zovu je još i LAN-adapter i predstavlja početnu tačku svake mrežnekomunikacije.

• NIC uzima podatke koji trebaju biti poslani sa računara, razbija ih u pakete, šalje do odredišta i ponovo ih spaja u originalne podatke izpaketa.

• Tokom procesa, firmware (hardverske instrukcije u samoj kartici) provodi provjeru grešaka da bi prepoznao eventualni gubitakpodataka tokom prijenosa, a sve kako bi se zagarantirao dolazakprave informacije na pravo mjesto.

• Pri odabiru kartice treba poštovati protokole (Ethernet / Token-passing / FDDI) i tip medija (Twisted Pair / Coacs / wireless / fiber-optic).

Mrežna kartica

50/58

• Ima jedinstveni kod nazvan MAC (Media Access Control). To jebinarni broj od 48 bit-a, koji se često prezentira u heksadekadnojformi u obliku PP-PP-PP-SS-SS-SS. Pvih 24 bit-a (PP...) oznaka suproizvođača, a narednih 24 bit-a (SS...) pripadaju serijskom brojukartice.

• Po naputcima ISO ne može postojati više kartica s istim serijskimbrojem, što znači da je MAC adresa jedinstvena. Ima je PC, printer, Ethernet port usmjernika.

• Blok shema komunikacije dvije mrežne kartice.

Mrežna kartica

51/58

• Riječ "modem" je skraćenica od "MOdulator-DEModulator".• Modem je uređaj koji pretvara digitalne podatke koji potiču sa

terminala ili računala, u analogne signale koje koriste glasovnetelekomunikacijske mreže poput javne telefonske mreže.

• Na jednom kraju, modem pretvara digitalne impulse u tonove u frekvencijskom području telefonske mreže, a na drugom te istetonove pretvara u digitalne impulse.

Modem

52/58

• Modemi su dobavljivi u različitim brzinama prijenosa, koje se mjere u bitovima u sekundi (BPS), što se također naziva i BAUD. Standardnemodemske brzine su 9600 bauda, 14400 bauda, 28800 bauda, 33600 bauda i 56800 bauda.

• Današnji modemi podržavaju napredne algoritme za detekciju i ispravljanje pogrešaka već na hardverskom nivou.

Postiže se korištenjem protokola poput:• MNP (Microcom Networking Protocol) - protokol koji je tvrtka Microcom

razvila za full-duplex (dvosmjerno u isto vrijeme), komunikaciju bezpogrešaka. MNP je razvijen da bi pronalazio i ispravljao greškeprouzročene telefonskim linijama sa mnogo šuma i ima 5 varijanti.

• ITU-T (The International Telecommunication Union) je zajednički nazivza više protokola, a poznati su jer im imena počinju sa V (poznati pod imenom "V-dot" (V tačka) standardi. Primjerice: – V.42: Kontrola grešaka na modemima od 9600 buda. Standard

podržava MNP-2 do MNP-4. – V.34: Kontrola grešaka za standardne 28800 baud modeme i 14400

baud faks uređaje.

Modem

53/58

3.6. Mrežni softverMrežni softver je funkcionalno organiziran u slojeve. Sloj jednog čvora komunicira s istim slojem drugog čvora.Protokol je skup pravila prema kojima se odvija komunikacija između partnerskih slojeva.Fizički medij – bakreni ili optički kabel ili neki bežični prijenosni medij.Sučelje – definira usluge koje jedan sloj pruža drugome.

Treba voditi računa o:•Očuvanje jednostavne i čiste strukture.•Svaki sloj obavlja njemu specifične akcije.

Sloj 1 Sloj 1

Sloj 2 Sloj 2

Sloj 3 Sloj 3

Sloj 4 Sloj 4

Sloj 5 Sloj 5

Fizički medij

Protokol sloja 1

Sučelje sloja 4/5

Protokol sloja 2

Protokol sloja 3

Protokol sloja 4

Stanica 1 (Host 1) Stanica 2 (Host 2)

Sučelje sloja 3/4

Sučelje sloja 2/3

Sučelje sloja 1/2

Protokol sloja 5

54/58

Slojevi i protokoli• Skup slojeva i protokola formiraju mrežu. • Protokoli sadrže informacije šta se događa u slojevima i kako partnerski

slojevi komuniciraju.• Svaki sloj pruža usluge susjednom nadređenom sloju.• Skup komunikacijskih protokola čini slog protokola (Protocol stack), pri

čemu se koristi jedan protokol po sloju.• Entiteti su aktivni elementi sloja

(process/IO chip). Partnerski entiteti su entiteti različitih korisnika usluga na istoj razini sloja.

• Entitet N-tog sloja pruža usluge (N+1) sloju.

• Pružatelji i korisnici usluga(Service providers and users). Sloj N je poslužitelj, a sloj N+1 korisnik usluga.

Sučelje sloja

N+1 sloj

Entitet sloja

Entitet sloja

Sučelje sloja

N sloj

N-1 sloj

Korisnik usluga N Korespodentni korisnik usluga N

Usluga omogućena

Usluga pružena

Sloj N-1

Peer protokol

55/58

Sučelje (interface) slojeva• Tačke pristupa usluzi (SAP). Ulazne tačke sloja N kojima sloj N+1 može

pristupiti. SAP ima adresu koja ga jednoznačno identificira.• Podatkovna jedinica sučelja (IDU). Informacija koju sloj N+1 šalje na

SAP. IDU se sastoji od SDU-a i upravljačke informacije sučelja (ICI).• Podatkovna jedinica usluge (SDU). Dio IDU-a koji se šalje partnerskom

entitetu.• Podatkovna jedinica protokola (PDU). SDU se razbija u više PDU-ova

koji se kao paketi šalju dalje.

ICI SDU

IDU

ICI

SAP

SDU

SDU

ZaglavljeN-PDU

Sučelje

Sloj N+1

Sloj N

Entiteti sloj N razmjenjuju N-PDUove u njihovim protokolima N-tog sloja.

SAP = Service Access Point IDU = Interface Data Unit SDU = Service Data Unit PDU = Protocol Data Unit ICI = Interface Control Information

56/58

Vrste uslugaDvije vrste usluga

1. Spojno-orijentirane usluge (connection oriented service).Usluge slične uslugama telefonskog sistema. Sistem uspostavlja vezu, šalje podatke i razvrgava vezu. Podaci izlaze redoslijedom kako su poslani. • Uspostavljanje veze (Connection setup).• Prijenos podataka (Data transfer).• Razvrgavanje veze (Connection termination).

2. Bespojne usluge (connectionless service).Kao kod pošte. Svaka poruka sadrži punu adresu odredišta. Svaka poruka može slijediti različitu putanju do odredišta. Redoslijedisporuke ne odgovara nužno redoslijedu slanja poruka. • Prijenos podataka (Data transfer).

57/58

Uslužni primitivi• Specificiraju usluge. Predstavljaju operacije koje su na usluzi entitetu.• Moguće klase primitiva:

Zahtjev (Request) – Entitet predajnik želi uraditi neki posao.Nagovijest (Indication) – Entitet prijemnik je obaviješten o nekom događaju.Odgovor (Response) – Entitet prijemnik odgovara entitetu predajniku.Potvrda (Confirm) – Entitet predajnik prima odgovor od entiteta prijemnika.

Primjer bespojnog protokola:Unidata.request Unidata.indicationUnidata.indication Unidata.request

Primjer spojno-orijentiranog protokola:Connect.request Connect.indicationConnect.confirm Connect.response

Data.request Data.indicationData.confirm Data.response

Disconnect.request Disconnect.indicationDisconnect.confirm Disconnect.response 58/58

Documents

3. Communication Networks Komunikacijske mreže